Bilim insanları elektronik cihazların; elektronlarını kullanma biçimini kolaylaştıran, geleneksel olarak çoklu malzeme kullanımının gerekli olduğu yerde, ikili bir rol oynayan bir malzeme geliştirdiler. Bu buluş, elektronik cihazların yapımını değiştirebilir.
Elektronik Dünya’yı Yönetiyor, Ancak Elektronlar ise Elektroniğimizi Yönetiyor. Bilim insanları elektronik cihazların; elektronlarını kullanma biçimini kolaylaştıran, geleneksel olarak çoklu malzeme kullanımının gerekli olduğu yerde, ikili bir rol oynayan bir malzeme geliştirdiler.
Takım, buluşlarını 18 Mart’ta Nature Materials dergisinde yayınladılar. Joseph Heremans, çalışmanın yazarlarından biri, makina ve uçak mühendisliği öğretim görevlisi, “Ohio Eminent Scholar” programı dahilince Nanoteknoloji bölümünün üyesi: “Biz temelde ikili bir karaktere sahip malzeme bulduk.Bu daha önce var olmayan bir konsepte sahiptir.” diyerek çalışmayı özetliyor.
Buluş, elektronik cihazların mühendislik çalışmalarını ve üretimini yeniden şekillendirebilir. Güneş hücrelerinden, TV’nizdeki ışık yayan diyotlara (LED), laptoplarınızdaki transistörlerden, cep telefonunuzun kamerasındaki ışık sensörlerine kadar çok kapsamlı bir elektronik cihaz alanını kapsamaktadır.
Bu cihazlar elektriğin yapı taşlarıdır:
Her elektron negatif yüklüdür ve proses üzerindeki karakterine göre; enerji yayar yada absorbe eder. Boşluklar ise, temelinde elektron yokluğudur ve pozitif yüklüdürler. Elektronik cihazlar bu elektron ve boşlukları hareket ettirerek, elektrik iletimini sağlarlar. Ancak geleneksel olarak, elektronik cihazların her bir parçası, sadece elektron tutucu yada boşluk tutucu olarak çalışırlar. Bu, elektronik cihazların, çoklu katmanlar ve malzemelere ihtiyaç duyduğu anlamına gelir.
Ancak Ohio State araştırmacıları NaSn2As2 (Sodyum Kalay Arsenid) kompozisyonunda bir malzeme ile bu iki işlevi tek bir malzeme vasıtasıyla gerçekleştirmeyi başardılar. Wolfgang Windl, çalışmanın bir diğer yazarı, Ohio State’de Malzeme Bilimi öğretim görevlisi, “Ya elektron ya boşluk sahibi olursunuz, ikisi bir arada olmaz, işte bu bilimdeki dogmadır.
Ancak bizim buluşumuz bu inanışı tamamen ters yüz etti.” diyerek çalışmalarını anlatmaktadır. Sonrasında; “Elektron, boşluğa dönüşmüyor, yada tam tersi. Aslında bu iki yapı; parçaçığın çatısı altında bulunan iki karakterdir. Yapıya bir açıdan baktığınızda elektronken, diğer bir perspektiften boşluğa dönüşebilir.” sözleriyle devam ediyor. Çalışma elektronik cihazların çalışmalarını hızlandırabilecek ve bozulmalarını geciktirebilecek bir potansiyele sahip.
Rude Goldberk makinelerini yada 1960’ların Mouse Trap oyunlarını düşünürseniz, ne kadar çok parça ve hareketli bölüm varsa enerji sistem boyunca o kadar verimsizce taşınır. Bu da bir şeyin bozulması olasılığını artırır. Joshua Golderberger, Kimya ve Biyokimya doçenti,:” Şimdi katmanlı bir kristale sahibiz ve bu yapıda taşıyıcılar katmanlar arasında elektron taşıyıcıları, katman boyunca ise boşluk taşıyıcıları olarak görev yapmaktadırlar.” sözleriyle çalışmayı anlatıyor.
Araştırmacılar, bu yapıyı “goniopolarity” olarak adlandırmaktalar.
İsim, yapının bu geometriye ve konuma bağlı yapısından gelmekte. Bu karakteri kristalin kendine has elektronik yapısı belirlemekte olduğu düşünülüyor ve katmanlı kristallerde benzer karaktere sahip malzemeler olabileceği tahmin ediliyor.
Heremans:”Onları daha yeni bulduk ve şimdi onları nasıl araştıracağımızı biliyoruz.” sözleriyle gelecek çalışmalara hazırlandıklarını belirtiyorlar. İlginç olan, buluşun, bir mezun araştırmacının laboratuvar çalışması sırasında kaza ile gerçekleşmesi. Araştırmacı Bin He, kristalin özelliklerini araştırırken bazen pozitif bazen negatif karakter gösterdiğini keşfediyor.
Önce, bunun bir deney düzeneği hatası olabileceğini düşünüyor, çünkü bu bilimsel olarak imkansız kabul ediliyordu. Tekrarlanan deneyler sonucunda aynı sonuçlar alınınca, kristal üzerine yoğunlaşılıyor.
Bin He bu çalışmanın ardından Max Planck enstitüsünde Post-Doktora yapması için davet ediliyor. Bu çalışma “National Science Foundation” “the Air Force Office of Scientific Research” ve “Camille and Henry Dreyfus Foundation” tarafından fonlanmıştır.
Çeviren: Eyüp Sercan UYGUR
